植物的向光性

植物的向光性是一个古老的研究课题,但是向光性反应的机理至今仍未完全揭示和证实.本文论述了植物向光性的光受体,介绍了植物根的向光性,着重探讨了植物向光性的机制.提出,在单向光刺激下,植物向光侧很可能会大量合成生长抑制物质,使得向光侧和背光侧生长抑制物质的含量分布不均匀,而生长素则不一定出现分布不均匀的现象.但是向光侧的生长素可能因为受到生长抑制物质的拮抗作用而难以发挥其促进生长的生理作用,进而直接导致了向光性弯曲的发生.     

细胞骨架和高等植物的向重力性

地球上的生物,在漫长的进化过程中,逐渐适应了地球上普遍存在的重力场环境,并利用重力场作为调控生长发育的一个重要环境因子。人们对植物向重力性反应的研究已经有一个多世纪,但是它的细胞学与分子生物学机制至今仍然不清楚。细胞骨架被认为在调控向重力性反应的早期的信号感受和传导的过程中起着重要的作用。大量的研究证据表明,微丝在生长素极性运输中起调控作用,并最终引起植物表现出向重力性的不对称生长。在植物向重力性生长过程中微管排列发生重组,但是微管重组在调控不对称生长中的作用仍不清楚。当前的细胞、分子和生物化学技术的发展为研究这一困难问题提供了可能,同时大量的最新发现的植物细胞骨架结合蛋白为我们分析植物向重力性过程中信号传导的调控因子提供了丰富的信息。本文着重介绍植物细胞骨架的功能及其在植物向重力性反应在作用,以及空间植物生物学研究的最新进展。     

无菌培养下植物离体根分泌物中的游离生长素

我们在离体番茄根尖无菌培养的过程中,发现当根生长到一定时期以后,组织开始“老化”,部分颜色变褐,而且随着年龄的增长,“老化”的程度也加深。Street曾经认为这种衰老现象可能和根中天然生长素的累积有关。关于根中能否形成生长素物质的问题,在二十和三十年代虽然有过争论,但是,近几年来有些工作已得到肯定的结果。植物根系能分泌有机物质到外部介质中的问题,在我们以及其他作者的工作中都有过报导,     

L-色氨酸对烟草花柄离体培养下花芽分化的影响

大量的研究表明,植物细胞在离体培养下的器官分化需要外源植物激素或植物生长调节物质的参与,如烟草花芽分化需要生长素和细胞分裂素。为什么需要这些物质?对于生长素有人猜测可能离体细胞不能合成自己的生长素。然而,最近的研究表明离体烟草细胞可以利用色氨酸通过吲哚丙酮酸途径来合成IAA。但在培养基中加入L-色氨酸,能否代替IAA,这方面的研究很少。本文采用烟草花柄作材料,初步研究了L-色氨酸对花芽分化的影响。     

铝抑制拟南芥根尖PIN2循环和囊泡运输

铝对植物毒害作用最明显的症状是迅速抑制根尖生长. 然而, 铝抑制根尖生长的机制并不清楚. 本文研究了铝对生长素和生长素运输载体(PIN2)囊泡运输的影响. 结果表明, 铝抑制拟南芥根尖生长素运输, 其中过渡区生长素抑制率最高, 达66%. 布雷菲尔德菌素(Brefeldin A, BFA, 一种囊泡运输抑制剂)明显诱导PIN2囊泡在细胞内形成点状结构, 铝处理降低点状结构的大小, 表明铝抑制PIN2囊泡在细胞内的运输. 实时定量PCR和蛋白印迹反应发现, 铝增加PIN2基因的转录表达, 促进PIN2蛋白在细胞膜水平方向累积. 细胞骨架解聚药物处理表明, 铝抑制PIN2囊泡的运输, 主要通过破坏肌球蛋白微丝来完成. 铝处理下, 拟南芥根尖伸长区细胞比过渡区具有较少的铝吸收和较低的囊泡运输频率. 上述结果表明, 通过调节生长素运输载体(PIN2)在质膜与胞内移动, 阻碍生长素的运输, 铝抑制了拟南芥根尖的生长.     

细胞分裂素信号转导: 已知的简单性与未知的复杂性

在植物的生长发育过程中, 细胞分裂素通过调节细胞分裂与分化起着非常重要的作用. 最近几年的研究表明, 细胞分裂素信号可能采用一种类似于细菌和真菌中的双元组分系统, 通过在不同的组氨酸磷酸蛋白激酶和效应分子之间连续传递磷酸基团而完成其转导过程. 细胞分裂素信号转导途径与其他信号转导途径之间存在异常活跃的相互交叉反应, 同时细胞分裂素受体及其下游众多关键组分明显存在功能冗余的现象. 因此, 这些问题的解决成为阐明细胞分裂素信号转导网络的关键.     

小麦胚芽鞘在向光性反应中脱落酸含量的再分布

植物的向光性运动是植物生理学的重要问题之一。Went通过研究燕麦胚芽鞘的向光性反应,发现了第一个植物激素——生长素;并提出向光性运动是由于胚芽鞘受单方向照光后,伸长区中向光面和背光面生长素含量不平衡所造成。这就是著名的Cholodny-Went理论。五十多年来,一直用这个理论来解释植物的向光性和向地性运动。     

CaM BP-10对生长素诱导的小麦芽鞘伸长及介质酸化的抑制作用

植物生长素参与植物生长和发育许多方面的调节,有关其调节机理的研究进展活跃。继Rayle(1970)的酸生长理论后,很多研究表明生长素的调节机制与Ca~(2+)紧密相关,Ca~(2+)在植物激素信号的传导中起着信使作用。钙调素(Calmodulin,CaM)是存在于所有真核细胞中的主要钙结合蛋白,参与动植物细胞过程中众多功能的调控。Raghothama等(1985)的研究表明,CaM与生长素导致的细胞伸长有关,Ca~(2+)的信使作用是通过CaM来实现的。     

植被生理生态学数据表征的合理地下水位研究--以塔里木河下游生态恢复过程为例

结合对塔里木河下游不同断面地下水位变化和植物生理生态特性的分析测试,研究了塔里木河下游主要建群种胡杨和柽柳在不同地下水位条件下的生理响应和适应性,探讨了塔里木河下游干旱环境下胡杨、柽柳的合理生态水位问题．研究结果表明,胡杨和柽柳叶片的可溶性糖、游离脯氨酸、内源植物激素脱落酸以及细胞分裂素浓度等与地下水位埋深有着密切的关系．随地下水位埋深加大和植物受到的生理胁迫加强,植物叶片的细胞分裂素浓度逐渐减少,而可溶性糖、游离脯氨酸和脱落酸含量增加,在距河道最远处(500m)达到最高值;比较胡杨、柽柳对不同断面地下水位变化的响应可见,在地下水位埋深较浅的亚合浦马汗断面,胡杨、柽柳的各项生理指标变化较小,而在地下水位埋深较大的依干不及麻断面,随地下水位埋深加大,可溶性糖和内源植物激素脱落酸含量呈线性关系增加,其中游离脯氨酸含量在距河道300 m处出现异常积累,反映了植物生理受到强烈胁迫;同时还发现,在一定强度的水分胁迫下,柽柳的生理过程较胡杨强烈,对地下水位埋深变化更为敏感,胡杨的抗旱性较之为强;结合样地调查结果,推测塔里木河下游胡杨、柽柳的合理生态水位埋深在4 m以内,9 m以下为胡杨和柽柳死亡的临界地下水位．     

小G 蛋白Ran 在细胞周期调控中的作用

Ran(Ras-Related Nuclear Protein)作为小G 蛋白家族的一类, 具有GTP 水解酶的功能, 在细胞内行使“分子开关”的作用. 利用酵母和脊椎动物细胞的研究结果表明, Ran 参与细胞间期的核质运输、细胞分裂前期的纺锤体组装和细胞分裂末期的核膜重建等过程. 虽然在高等植物细胞中, 关于Ran 功能的研究报道还十分有限, 但是近来利用不同模式植物的研究结果表明,在多种植物细胞中, Ran 都参与了与细胞周期进程相关过程的调节. 此外, 也有研究表明Ran还影响生长素信号通路. 因此, Ran 蛋白在动物及植物等不同物种之间的功能具有一定保守性和特异性.     

ATHK1位于过氧化氢下游并通过调节钙通道介导保卫细胞ABA信号转导

植物通过不断进化增强对环境中水分缺乏的抵抗能力.脱落酸在植物干旱和渗透胁迫反应中起到重要的作用.组氨酸激酶也被认为是作为感受子和调节子对水分亏缺作出反应.本研究结果显示,组氨酸激酶1介入了拟南芥脱落酸诱导的气孔信号转导,该酶此前被认为是一种渗透调节因子.ATHK1基因缺失突变体不能表现保卫细胞中正常的脱落酸反应,包括气孔关闭、过氧化氢产生以及钙内流.膜片钳及激光共聚焦结果显示,ATHK1在脱落酸诱导的气孔关闭过程中可能位于过氧化氢下游,并通过调节钙通道和保卫细胞钙震荡来起作用.     

小麦叶绿体中细胞分裂素的结合蛋白

在激素作用机理的研究中,激素受体的鉴别和定位是一个重要的研究内容,自从1970年发现高等植物的核糖体存在着细胞分裂素(CTK)的结合蛋白之后,陆续在一些植物的不同细胞组份中发现了这种结合蛋白。但是,CTK是否能与植物细胞的某一细胞器结合还未见报道,黄卓辉与魏家绵曾报道过6-苄氨基嘌呤(6BA)能使离体叶绿体的光合磷酸化活性增强。这使我们对CTK是否能与叶绿体结合,从而调节光合作用或代谢过程产生兴     

萘乙酸对提高黑豆芽食用質量的效用

豆芽一向是我国广大人民所喜爱的一种蔬菜,但因有一条很长的根,因此影响到食用品质。天津市副食品公司豆芽厂与我校合作进行了关于加速豆芽生长和提高其食用貭量的研究。由于植物生长素或植物生长調节物质对茎和根的生长的作用在浓度上有差异,也就是说,能促进茎生长的浓度,对根已經有抑制生长的作用了。因此我們利用植物生长調节物貭(萘乙酸鈉盐)处理豆芽,希望找到一个能抑制根的生长,而能促进下胚軸生长的合适浓度。实驗方法如下:种子先用溫水浸7—8小时,发芽后,每份称十斤放于大草包中,每隔2、4、8小时     

黄瓜子叶有丝分裂与离体培养反应关系的研究

我们在植物组织培养研究中发现适宜的培养基条件能使离体培养的黄瓜子叶分化营养芽、根及直接分化雌、雄花,可作研究器官分化,尤其花芽分化较理想的实验系统。鉴于细胞有丝分裂与细胞分化及而后的花器分化密切相关,以及细胞周期运转中内源细胞分裂素水平有显著变化,本文对黄瓜子叶不同部位细胞有丝分裂指数(MI)及细胞周期进行了较系统研究,以期探索花芽分化的细胞学基础,为进一步阐明花芽分化规律及其机理提供线索。     

细胞外钙调素对花粉萌发和花粉管伸长的影响

钙调素(Calmodulin CaM)作为主要的多功能的Ca~(2+)受体,传统上被认为是细胞内信号转导(Signal transduction)途径中的主要信号分子。然而近年来国内外的一些研究结果表明CaM不仅存在于细胞内,也存在于细胞外。在植物系统中,Biro和孙大业等人(1984)首次发现燕麦胚芽鞘细胞壁中存在CaM,随后我室一系列工作,包括从小麦细胞壁中纯化CaM、用金标免疫电子显微镜从玉米根尖细胞壁中检测到CaM,以及从悬浮培养的白芷和胡萝卜胞培养介质中检测到CaM,证实了植物细胞外CaM存在的普遍性。另外,我室近年来还发现细胞外CaM可以促进白芷细胞增值、原生质体壁再生及第一次分裂,并且还在白芷和胡萝卜细胞外检测到了CaM结合蛋白(CaMBPs),并将其中主要的分子量为21 ku的CaMBP纯化。上述结果表明植物细胞外不仅存在CaM,而且细胞外CaM还具有生物学功能。     

抑制细胞分裂素核苷酸磷酸水解酶显著增强水稻产量

<正>细胞分裂素(cytokinin)在水稻整个生命周期中对生长发育起到重要调控作用,特别是通过调控穗发育影响水稻产量.活性的细胞分裂素N⁶-(2-异戊烯基)腺嘌呤(iP, N⁶-(Δ2-isopentenyl) adenine)和反式玉米素(trans-zeatin, t Z)对水稻的细胞分裂、组织分化、穗发育起到重要的调控作用^[1～3].当前主流观点认为,植物体内的细胞分裂素合成主要分为两种途径,即一步法合成和两步法合成.     

通过根癌农杆菌将植物生长素合成酶基因导入棉花获得再生植株

根癌农杆菌Ti质粒的T-DNA上带有1、2号基因(tms,编码与植物生长素IAA合成有关的色氨酸单氧化酶及羟化酶)和4号基因(tmr,编码与植物细胞分裂素合成有关的异戊烯基转移酶)。已经证明,向植物导入这些基     

稻胚凝集素内源受体的分离、纯化与性质

近年采,对植物凝集素在植物体内分布与功能的研究引起了人们很大的兴趣。关于稻胚凝集素(RGL)的分子性质,在水稻胚胎发育与萌发过程中含量,活性变化,生物合成规律,在稻胚不同组织、细胞的分布定位以及对植物细胞的生理效应进行了不少的研究。这些资料表明:RGL在稻胚发育过程中的合成、积累、分布与胚分化发育具有明显的联系,RGL与稻     

吲(口朶)乙酸对向日葵下胚轴质膜ATP酶活性促进的再研究

在高等植物细胞的质膜上存在着阳离子刺激的致电的H~ 泵ATP酶。生长素引起植物细胞的H~ 外流可能是通过致电的质膜H~ 泵ATP酶媒介的。Kasamo和Yamaki(1974)报告了生长素可以刺激绿豆下胚轴的质膜ATP酶。后来,其他一些实验室报道,生     

过氧化氢参与了脱落酸调控的拟南芥根形态发育

脱落酸（abscisic acid，ABA）可以抑制拟南芥根的伸长生长和促进根尖根毛的发育，但其中的信号转导机制仍还不清楚。本研究利用拟南芥野生型和突变体为实验材料，发现过氧化氢（hydrogen peroxide，H₂O₂）对野生型根生长的影响与ABA类似；而抗坏血酸(ascorbic acid，Vc)可逆转ABA对野生型根生长的效应；在拟南芥NADPH氧化酶缺失突变体atrbohF和atrbohC中ABA的这种作用丧失。激光共聚焦和实时定量RT-PCR分析表明ABA可以诱导拟南芥根细胞H₂O₂的产生，并可增强H₂O₂相关基因OXI1的表达。我们的结果初步表明H₂O₂作为一种重要的信号分子参与了ABA调节根生长发育的信号转导过程。